principios y aplicaciones del Cryo-EM de la Único-partícula

la microscopia electrónica criogénica de la Único-partícula (cryo-EM) es una técnica analítica usada para deducir la estructura 3D de las macromoléculas (determinado proteínas) como opción a la cristalografía de la radiografía. No es de uso general en práctica cotidiana sino ofrece algunas ventajas sobre otras técnicas.

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Virus de Zika. Estructura nivelada atómica, resuelta por el cryo-EMmolekuul_be | Shutterstock

¿Cómo el cryo-EM de la único-partícula trabaja?

La proteína pura se aplica a una rejilla con los orificios muy pequeños, soportados normalmente por un marco del metal. Esto distribuirá idealmente uniformemente las moléculas de proteína en estos orificios en la rejilla, en orientaciones diversas.

Esta rejilla es entonces rápida congelada sumergiendo en una solución como el nitrógeno líquido o el hielo seco. Esto crea inicialmente una foto estable de la proteína en diversas orientaciones, y también previene un cierto daño a la proteína, así como evita la evaporación del almacenador intermedio.

Las imágenes se toman de todas las proteínas individuales en esta rejilla, y después se alinean y se hacen un promedio para crear un mapa 3D. Los lotes de tramitación y de análisis entran los pasos finales de estos datos, finalmente produciendo un modelo 3D de la estructura de la proteína.

¿Qué hace el special cryo-EM?

El único cryo-EM de la partícula crea una foto más distinta del comportamiento de una proteína en cierto punto a tiempo, comparado a la cristalografía donde las proteínas tienen que formar un enrejado pedido junto antes de que la estructura pueda ser resuelta.

Debido a esta diferencia, cryo-EM puede potencialmente dar un discernimiento más exacto en la forma natural de una proteína y ofrecer más información sobre cómo puede funcionar.

Permitir que la proteína sea móvil hacia arriba hasta que se tome una foto puede ser un reto sin embargo, pues hace el análisis de cómputo de una proteína mucho más difícil, porque muchas imágenes de la proteína en diversas posiciones y orientaciones tienen que ser compaginadas juntas.

Usando el cryo-EM de la único-partícula para el análisis de la proteína

La determinación de la estructura 3D de proteínas representa el uso principal de esta técnica. Los otros dos métodos principales de deducir la estructura de la proteína son cristalografía de la radiografía o de resonancia magnética nuclear (NMR).

El proceso de la cristalografía puede ser muy no fiable y muy largo. Las condiciones exactas del ambiente de la proteína tienen que ser encontradas para que la proteína forme un enrejado regular. Muchas pantallas, por lo tanto, se necesitan para producir los mejores cristales de la calidad para presentar datos de la difracción de radiografía.

Relativamente una gran cantidad de muestras son necesarias para la cristalografía y el RMN comparados al único cryo-EM de la partícula. Ésta es una ventaja grande del cryo-EM, significando que puede potencialmente ser más fácil y más barato con respecto a otras metodologías.

El único cryo-EM de la partícula se puede también utilizar para todas las tallas de la proteína, mientras que el RMN tiene una restricción de la talla para las proteínas que pueden ser analizadas. Esto da a cryo-EM un alcance más grande de las opciones para el análisis de estructura de la proteína.

Ventajas

Debido a la metodología simple y segura de cryo-EM de la único-partícula, es posible analizar no sólo las proteínas simples, pero también los complejos de la proteína y los polímeros como la actina F y los microtubules, así como los complejos del lanzamiento de la transcripción. Muchos complejos de la proteína existen solamente para mismo los pocos tiempos, y esta técnica permite que sean visualizados.

Otros complejos que el cryo-EM ha habilitado estudio cercano de son los complejos nucleares, donde la proteína ata a la DNA o al ARN. Muchos aspectos importantes de la maquinaria celular confían en estos complejos, incluyendo durante la réplica de la DNA y la síntesis del ARN.

Hay muchas estructuras en de las cuales la cristalografía no puede determinar la estructura, con todo puede el único cryo-EM de la partícula. Un ejemplo de éstos es proteínas de la membrana. El dominio de la transmembrana de estas proteínas necesita ser estabilizado en soluciones por los detersorios, que pueden hacer la cristalización de proteínas bastante difícil.

El Cryo-EM puede también determinar la estructura de proteínas con regiones flexibles sin tener que quitarlas, que se hace a menudo en cristalografía. Esto cortó un paso potencialmente muy difícil.

Fuentes

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Last Updated: May 2, 2019

Written by

Jack Davis

Jack is a freelance scientific writer with research experience in molecular biology, genetics, human anatomy and physiology, and advanced analytical chemistry. He is also highly knowledgeable about DNA technology, drug analysis, human disease, and biotechnology.

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